1. Atténuation des photons:

• C’est l’interaction des photons avec la matière, un phénomène probabiliste.
• Concerne l’ensemble d’un faisceau à l’échelle macroscopique,
• Correspond à la somme des interactions microscopiques individuelles.

On considère un faisceau parallèle, monoénergétique, qui traverse un milieu homogène. Les photons

seront :

• Diffusée = dévié de trajectoire, avec une perte partielle d’énergie.
• Transmise = pas d’interaction.
• Absorbée = perte totale d’énergie

Différents modes d’interactions des photons avec la matière :

• Effet photoélectrique, avec l’éjection d’un électron périphérique.
• Effet Compton, avec un photon diffusé et mise en mouvement d’un électron.
• Effet photonucléaire, avec l’excitation du noyau.
• Création de paires, avec formation d’un positon et d’un électron.
• Diffusion inélastique sans perte d’énergie, ou diffusion Thomson Rayleigh

Mathématiquement, l’atténuation, pour une épaisseur dx :

• Nombre de photons absorbés ou diffusés dN proportionnel au nombre de photons présents dans le faisceau à la profondeur x.
• Suit une décroissance exponentielle négative, avec un coefficient ? qui dépend du milieu traversé et de l’énergie des photons
• Coefficients ? diminue pour des énergies de photons croissantes : on définit deux types de photons:
• Les photons de faible énergie, plus facilement atténués, qualifiés de « mous », peu pénétrants
• Les photons de haute énergie, qualifiés de durs ou pénétrants

2.Application à l'imagerie médicale:

Scanner =

• Le scanner ou TDM est une représentation 3D de la carte des coefficients d’atténuation linéique.
• Noir, hypodense = Coefficient d’atténuation linéique faible ( poumons)
• Blanche, hyperdense = Coefficient d’atténuation linéique élevé ( os)

TEP/TDM=

Pour la TEP et la scintigraphie, rayons atténués de façon inhomogène par le sujet. Pour compenser, carte des coefficients d’atténuation linéique :

• Permet de corriger le phénomène d’atténuation
• Constituée à partir du scanner qui est une carte d’atténuation pour reconstruire l’image.
• Cela nous donne l’image corrigée à droite, qui est le reflet de l’activité du traceur sans l’effet d’atténuation des photons.

3.Couche demi-atténuations:

Profondeur au bout de laquelle la quantité de photons dans le faisceau a diminué de moitié.

• Directement inversement proportionnelle au coefficient d’atténuation linéique.
• Dépend de l’énergie du photon incident.

4.Coefficient d'atténuation linéiques:

• Résulte de différents types d’interactions
• Ces coefficients partiels (?, ?, ?) varient avec l’énergie des photons incidents et le numéro atomique Z du milieu traversé.
• Coefficients partiels sont proportionnels avec masse volumique ?, on utilise parfois le coefficient d’atténuation massique.

5.Coefficient d'atténuation massique :

• ?/? (m2/kg ou cm2/g.)
• Dépend à la fois de l’énergie des photons ainsi que des milieux traversés

ATTENUATION D’UN FAISCEAU POLYENERGETIQUE:

Dans un milieu donné, chaque composant énergétique du faisceau subit une atténuation différente. Il existe autant de CDA que d’énergie dans le faisceau : les photons les moins énergétiques sont arrêtés les premiers près de la surface d’entrée, par une CDA de faible dimension. Plus les photons sont énergétiques, plus ils sont pénétrants et plus la CDA est grande.

• Conséquence : l’énergie moyenne du faisceau augmente en profondeur.

L’énergie des photons à la sortie d’un tube à RX se répartit selon un spectre continu qui va de 0 à Emax. Les photons les moins énergétiques ne traverseront pas le patient, ne participeront donc pas à la formation de l’image et seront responsables d’une irradiation inutile.

Le filtrage inutile élimine donc les rayons X de basse énergie via une plaque métallique de 2mm d’aluminium.